天津大學(xué)膠體與表面化學(xué)課件第四章界面現(xiàn)象和吸附-展示頁
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【正文】 （ spreading wetting） 2022/8/25 23 固 液 液 固 氣 沾濕： 氣 固，氣 液界面消失，形成液 固界面的過程。ln pRTpRT rr ???? ????小液滴化學(xué)勢 大塊水化學(xué)勢 Pr 和 Po 分別為小液滴和平面液體的飽和蒸汽壓 2022/8/25 19 0ln ppr rRTG ????? ??rRTMpp r?? 氣液 ??2ln0Kelvin公式 舉例分析： 2022/8/25 20 第三節(jié) 潤濕和鋪展 （ wetting and spreading） 一 、 接觸角 （ Contact） 和楊氏方式 （ Young T） 接觸角 （ Contact angle)： 在氣 、 液 、固三相會合點(diǎn) ， 固 液界面水平線與氣 液界面切線之間通過液體內(nèi)部的夾角 （ θ） 。 ）（此處因?yàn)椋? 0?? ??? rG小液滴 平面液體 . . .???? V d PSdTdGPr’ 和 P分別為小液滴凹面的壓力和外壓 。 ghrr ????? 2co s2 ?所以： ???c o s2ghr?2022/8/25 14 （ 2） 環(huán)法 (Ring)： 所以： RF?? 4??? RmgF 22 ???實(shí)際上，拉起的液柱并不是圓柱體，加校 正因子“ f”，得： fRF ????42022/8/25 15 半徑為 r的凹面對小氣泡的附加壓力： RghPPPP ?? 2m a x ?????? 外內(nèi)由 Laplace方程得： 所以： 22m a x PRghPR ???? ）（ ??（ 3） 最大壓力氣泡法： 當(dāng)氣泡的半徑等于毛細(xì)管半徑時(shí)： ghPPPPP?????大氣外大氣內(nèi) m a x2022/8/25 16 微小液滴的飽和蒸氣壓 開爾文 （ Kelvin） 公式 如果將平面液體分散成半徑為 r的小液滴： rPPP r 氣液 ????? ?239。 ghRP ???? ??2Rgh ???? ??2 ， 又毛細(xì)管半徑 ?c o s?Rr2022/8/25 13 測定液體表面張力的方法： （ 1） 毛細(xì)管上升法 ( capillary rise ) 液體沿毛細(xì)管上升的力與液體的重力平衡 。 所以垂直分力在圓周上合力： ??? c o s2 ?? rF2022/8/25 11 Rr /c o s ??因?yàn)椋? 球缺底面積 。 （ 2） 溫度： T升高 ， ?下降 。 2022/8/25 9 （ 3） 壓力： 即： P升高 ， ?下降 。 （ 例：苯層 , 水層 ) 。 . . . . . .)()()()(??????????? ??? BB nVSnPT AuAG2022/8/25 7 在恒 T、 P、 nB(?)， dG= ?dAs ， 積分： Gs = ?As 若系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)界面 （ i） ， 所以： ??iiSis AG ?2022/8/25 8 三 、 影響表面張力的因素 （ 強(qiáng)度性質(zhì) ） （ 1） 相界面性質(zhì)與物質(zhì)本性有關(guān) 通常：極性分子： ?大；非極性分子： ?小 。 2022/8/25 5 注： 表面張力 : 單位面積表面功 : 單位面積表面 Gibbs函數(shù) : 三者雖為不同的物理量，但三者單位均可化為 。 lF 2/??2022/8/25 3 另一角度分析 :若膜面積增加 dAs,則抵抗力 F’向右移動 dx，環(huán)境對體系所做表面功（非體積功） , 則 ： sr dAdxlF d xw ??? ??? 2所以： srdAw?? ? ? 表面張力， 表示液體增加單位表面積時(shí)，環(huán)境所做的可逆功，單位 J. m2。2022/8/25 1 Liu: 2022/8/25 2 第一節(jié) 表面 (界面 )張力 surface tension 所以： 即： 一、液體的表面張力，表面功和表面 Gibbs函數(shù)。 由物化可知，例如鐵絲做一框架 lF ?2?引起 液體表面收縮單位長度 上的力，單位 N . m1 。 2022/8/25 4 由于恒 T、 P下，可逆非體積功等于系統(tǒng)的 Gibbs函數(shù)變 dAdGw PTr ?? ?? .所以： PTsAG.)( ????所以 ?也稱為增加單位表面積時(shí)增加的 Gibbs函數(shù)，單位 。 因?yàn)?: = srdAw?? ?PTsAG.)( ????lF 2/??2022/8/25 6 二 、 熱力學(xué)公式： （ 先考慮系統(tǒng)內(nèi)只有一個(gè)相界面 ） ? ? ?????? ????B BBdAdnV d pSdTdG )()(? ? ????? ????B BBdAdnP d VT d sdu )()(式中： 表明界面張力 ?在 T、 P和各相中各物質(zhì)的量不變時(shí) ，增加單位界面積時(shí)所增加的 Gibbs函數(shù) 。 如果：兩液相之間的界面張力： 2112 ??? ??（ Antonoff 規(guī)則 ） ?1， ?2分別為兩個(gè)相互飽和的液體的表面張力 。 不是液體 (苯 )與含有本身蒸氣的空氣相接觸時(shí)測量值 。 當(dāng)壓力改變不大時(shí) ，壓力對 ?影響很小 。 經(jīng)驗(yàn)公式： )](1[ 00 TTkT ??? ??當(dāng) 時(shí) ， （ 表面張力為零 ） 0TT ? 0?? ?T溫度系數(shù) 2022/8/25 10 第二節(jié) 彎曲界面的一些現(xiàn)象 phenomena at curved interface 彎曲液面的附加壓力 — 拉普拉斯 （ Laplace） 方程 外內(nèi) PPP ????垂直分力： ?cos? ， 圓球缺底面 ， 圓周長為 2?r。 2r?RRrrrrrP ???????? 22c o s222 ????????2022/8/25 12 毛細(xì)管上升和下降
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